DCT實現水印嵌入與提取(帶攻擊)

問題：

想要用DCT技術，在Matlib上實現水印的隱藏和提取（帶GUI界面），且加上一些攻擊(噪聲、旋轉、裁剪)，以及用NC值評判！

流程

選擇載體

[filename,pathname]=uigetfile({'*.bmp';'*.jpg';'*.*'},'選擇圖片');%文件選擇，這里可以選擇可以打開的圖片格式
str=[pathname filename];%被選擇的文件路徑
[handles.I,handles.map]=imread(str);%讀取圖片
zai=imread(str);
%zai=[handles.I,handles.map];
psnr_cover=double(zai);
guidata(hObject,handles);%圖像串行化，保存在hObject,這樣我整個頁面都能取到handles的值
axes(handles.axes1);%把顯示范圍限定在axes1
imshow(zai,[]);%顯示圖片

選擇要嵌入的水印

[filename,pathname]=uigetfile({'*.bmp';'*.jpg';'*.*'},'選擇圖片');%文件選擇，這里可以選擇可以打開的圖片格式
str=[pathname filename];%被選擇的文件路徑
[handles.I,handles.map]=imread(str);%讀取圖片
%water=[handles.I,handles.map];
global water;
water=imread(str);
water=rgb2gray(water);
water=double(water)/255; 
water=ceil(water);
%guidata(hObject,handles);%圖像串行化，保存在hObject,這樣我整個頁面都能取到handles的值
axes(handles.axes4);%把顯示范圍限定在axes4
imshow(water);%顯示圖片
dimI=size(water);
global rm;
global cm;
rm=dimI(1);cm=dimI(2);

嵌入

start_time=cputime;
global water;
global rm;
global cm;
cda0=blkproc(handles.I,[8,8],'dct2');
mark=water;
alpha=10;
global k1;
global k2;
k1=randn(1,8);
k2=randn(1,8);
[r,c]=size(handles.I);
cda1=cda0;   % cda1 = 256_256
for i=1:rm  % i=1:32
    for j=1:cm  % j=1:32
        x=(i-1)*8;y=(j-1)*8;
        if mark(i,j)==1
            k=k1;
        else
            k=k2;
        end
        cda1(x+1,y+8)=cda0(x+1,y+8)+alpha*k(1);
        cda1(x+2,y+7)=cda0(x+2,y+7)+alpha*k(2);
        cda1(x+3,y+6)=cda0(x+3,y+6)+alpha*k(3);
        cda1(x+4,y+5)=cda0(x+4,y+5)+alpha*k(4);
        cda1(x+5,y+4)=cda0(x+5,y+4)+alpha*k(5);
        cda1(x+6,y+3)=cda0(x+6,y+3)+alpha*k(6);
        cda1(x+7,y+2)=cda0(x+7,y+2)+alpha*k(7);
        cda1(x+8,y+1)=cda0(x+8,y+1)+alpha*k(8);
    end
end
global a1;
a1=blkproc(cda1,[8,8],'idct2');
a_1=uint8(a1);

axes(handles.axes5);%把顯示范圍限定在axes5s
imshow(a_1);%顯示圖片
%imwrite(a_1,'嵌入水印后的圖.bmp','bmp');
%subplot(2,3,3),imshow(a1,[]),title('嵌入水印后的圖像');
%disp('嵌入水印處理時間')
embed_time=cputime-start_time
set(handles.text13,'string',num2str(embed_time));
p0=a_1;

攻擊

1、白噪聲攻擊

gong=a1;
noise0=1*randn(size(gong));
gong=uint8(gong+noise0);

2、椒鹽噪聲

gong=imnoise(uint8(a1), 'salt & pepper', 0.01);%添加密度為0.01的椒鹽噪聲

3、旋轉

gong=uint8(imrotate(uint8(a1),30,'nearest','crop'));

4、裁剪

%原圖進行分色並剪切
gong=a1;
I_r= gong(:,:,1);
I_r(1:128,1:128)=255;
%三色通道合並
gong(:,:,1) = I_r;
gong=uint8(gong);

提取

global k1;
global gong;
global k2;
global water;
dimI=size(water);

psnr_watermarked=double(gong);
dca1=blkproc(gong,[8,8],'dct2');
p=zeros(1,8);
for i=1:dimI(1) %行
    for j=1:dimI(2)  % j=1:32列
        x=(i-1)*8;y=(j-1)*8;
        p(1)=dca1(x+1,y+8);
        p(2)=dca1(x+2,y+7);
        p(3)=dca1(x+3,y+6);
        p(4)=dca1(x+4,y+5);
        p(5)=dca1(x+5,y+4);
        p(6)=dca1(x+6,y+3);
        p(7)=dca1(x+7,y+2);
        p(8)=dca1(x+8,y+1);
        if corr2(p,k1)>corr2(p,k2),warning off MATLAB:divideByZero;
            mark1(i,j)=1;
        else
            mark1(i,j)=0;
        end
    end
end
axes(handles.axes7);%把顯示范圍限定在axes5s
imshow(mark1);%顯示圖片
embed_time=cputime-start_time;
set(handles.text14,'string',num2str(embed_time));

NC=nc(mark1,water)  %調用nc.m子函數
set(handles.text15,'string',num2str(NC));

結果

源程序見github

參考

1、數字水印常見攻擊類型匯總，噪聲，縮放，旋轉，剪切（附matlab代碼）